Adam UJMA, Anna LIS Politechnika Częstochowska
OCENA ZUŻYCIA MEDIÓW
PO PRZEPROWADZONEJ TERMOMODERNIZACJI
Ochrona cieplna budynków i racjonalizacja zużycia mediów są bezpośrednio związane z oszczędnością energii, ale również z innymi aspektami.Wartykule przed- stawiono rzeczywiste rezultaty termomodernizacji na podstawie monitorowania jej efektów w czterech budynkach oświatowych. Analiza obejmuje zużycie wody, prądu, gazu i ciepła w tych budynkach. Zaobserwowano spadek zużycia mediów po termo- modernizacji. Zanotowano znaczący spadek wskaźników zużycia mediów na jednego ucznia w ciągu roku w badanych szkołach.
Słowa kluczowe: termomodernizacja, zużycie wody, zużycie ciepła, zużycie prądu, zużycie gazu, koszt mediów
WPROWADZENIE
Efektywność energetyczna oraz efektywne wykorzystanie energii są czynnikami silnie związanymi z rozwojem gospodarczym każdego kraju, a w poszczególnych sektorach gospodarki niezwykle istotna jest minimalizacja lub redukcja udziału kosztów energii w ogólnych kosztach funkcjonowania danego sektora. W ramach realizacji strategii rozwoju państw Unii Europejskiej dąży się do zwiększania efek- tywności energetycznej, zmniejszania emisji gazów cieplarnianych, a także zwięk- szania udziału energii odnawialnej w ogólnym zużyciu energii. Celem przyjętej strategii jest kierowanie rozwoju gospodarki w stronę efektywnego wykorzystania energii i niskoemisyjności. Zapisydyrektywunijnych zobowiązują kraje członkow- skie do podejmowania działań związanych z efektywnością energetyczną oraz do wspierania inwestycji termomodernizacyjnych [1]. Działania wiążące się z efek- tywnością energetyczną to przede wszystkim dążenie do redukcji zużycia, przygo- towania ciepłej wody użytkowej, ale również innych mediów m.in. wody. Woda i energia są ze sobą bowiem ściśle powiązane. Wytwarzanie energii, jej przesył oraz magazynowanie wymagają wykorzystywania wody, szczególnie w przypadku elektrowni wodnych, jądrowych, ale i klasycznych, jak również przy wydobyciu surowców energetycznych. Użytkowanie wody natomiast niesie ze sobą potrzebę zużycia energii i tak około 8% obecnej światowej produkcji prądu wykorzystywane jest do pompowania, uzdatniania, oczyszczania i przesyłania wody do różnych jej użytkowników [2-4]. Dlatego też istnieje potrzeba wypracowania rozwiązań za-
pewniających bezpieczeństwo energetyczne i zrównoważone gospodarowanie zasobami wody. „Woda i energia” były przewodnim tematem tegorocznych obcho- dów Światowego Dnia Wody. Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na dostęp do czystej wody oraz na ilość energii przeznaczonej na cele użytkowe w ramach obrad zwrócono uwagę na konieczność rozwoju technologii, które zapewnią reali- zację zapotrzebowania na wodę w sposób wymagający jak najmniejszego zużycia energii.
1. ZUŻYCIE ENERGII I WODY W BUDYNKACH
Z około 200 mln budynków eksploatowanych w Unii Europejskiej 6 mln znaj- duje się na terenie Polski. Według Krajowej Agencji Poszanowania Energii, zużycie energii w budynkach w Polsce kształtuje się na poziomie 120÷300 kWh/(m2 rok), podczas gdy w innych krajach Europy zużycie nie przekracza 50 kWh. W ostatnich latach notuje się jednak pewien spadek zużycia energii (rys. 1) [2].
364 360 355 350 325 321
350 313
320 312
0 50 100 150 200 250 300 350 400
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Zużycie energii w Polsce, PJ
Rys. 1. Zużycie energii w Polsce w latach 2004-2013 [2]
Analiza struktury zużycia energii w budynkach wskazuje, że około 70% wartości przypada bezpośrednio na ogrzewanie pomieszczeń i przygotowanie ciepłej wody użytkowej [2, 5]. Również w całkowitych kosztach eksploatacji budynków koszty ogrzewania i przygotowania ciepłej wody wysuwają się na pierwsze miejsce.
Według ostatnich danych podanych przez Główny Urząd Statystyczny w 2012 roku, stanowiły one 61,6%, przy 28,4% kosztów związanych z poborem zimnej wody, odprowadzeniem ścieków i wywozem nieczystości płynnych [4]. Średni udział kosztów ogrzewania i przygotowania ciepłej wody w całkowitym koszcie eksploa- tacji budynków, będących własnością poszczególnych podmiotów gospodarczych, przedstawiono na rysunku 2.
W poszczególnych latach procent kosztów ponoszonych na ogrzewanie i przy- gotowanie ciepłej wody kształtował się odpowiednio na poziomie 62,2% w roku 2006, 61,8% w roku 2008 i 63,4% w roku 2010 [4], tak więc notuje się tu pewien
nieznaczny ich spadek. Natomiast w przypadku udziału kosztu zimnej wody w całkowitych kosztach eksploatacji obserwuje się nieznaczny wzrost (rys. 3).
0 10 20 30 40 50 60 70 80
gminy SM skarb państwa zakłady pracy wspólnoty mieszk. TBS inne podmioty
Udział kosztów ogrzewania i ciepłej wody w kosztach eksploatacji , %
c.o. i c.w.u.2006 c.o. i c.w.u.2008 c.o. i c.w.u 2010 c.o. i c.w.u 2012
Rys. 2. Średni udział kosztów ogrzewania i przygotowania ciepłej wody w całkowitym koszcie eksploatacji budynków [4]
0 10 20 30 40 50
gminy SM skarb państwa zakłady pracy wspólnoty mieszk. TBS inne podmioty
Udział kosztów wody i knalizacji w całkowitych kosztach eksploatacji , %
woda i kanal.2006 woda i kanal.2008 woda i kanal.2010 woda i kanal.2012
Rys. 3. Średni udział kosztów zaopatrzenia w wodę i kanalizacji w całkowitym koszcie eksploatacji budynków [4]
W poszczególnych latach procent kosztów poboru zimnej wody, odprowadzenia ścieków i wywozu nieczystości płynnych kształtował się odpowiednio na poziomie 27,2% w roku 2006, 27,8% w roku 2008 i 26,2% w roku 2010 [4].
Jednym z elementów racjonalizacji zużycia mediów w budownictwie są działa- nia związane z termomodernizacją budynków. Szacuje się, że modernizując przeciętny budynek zgodnie z aktualnymi przepisami, można byłoby oszczędzić 30÷40% energii oraz 20÷30% wody, jeśli termomodernizacja zostałaby przeprowa- dzona w sposób kompleksowy w wariancie optymalnym pod względem kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych.
2. PRZYKŁADY TERMOMODERNIZACJI I ICH EFEKTY
Ocenę zużycia mediów i ich kosztu przeprowadzono dla czterech budynków szkół podstawowych zlokalizowanych na terenie województwa śląskiego. Budynki zostały poddane termomodernizacji w latach 2009-2011 po opracowaniu wnikliwej analizy audytingowej. W budynkach wykonano m.in. docieplenie przegród, wy- mianę okien oraz modernizację systemu grzewczego. Działania miały na celu po- prawę efektywności zużycia energii do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody oraz zużycia wody. Monitoring efektów termomodernizacji wykazał redukcję zu- życia energii w przedziale 38÷45%, a tym samym zużycia gazu i związanych z tym kosztów. Poza tym monitorowano zużycie wody i prądu oraz uzyskane oszczędno- ści. Kolejnym celem było również określenie zużycia mediów w przeliczeniu na jednego ucznia danej placówki oświatowej.
Średnia cena gazu ziemnego, który jest źródłem ciepła we wszystkich ocenia- nych budynkach szkół w analizowanym okresie 2009-2013, znacznie wzrosła, co wynika oczywiście z ogólnej tendencji wzrostu cen tego nośnika energii. Przed termomodernizacją w 2009 roku placówki uiszczały opłatę średnio w wysokości 0,47 € za m3 gazu ziemnego, a po termomodernizacji cena gazu w 2013 roku osiągnęła wartość 0,62 € za jeden m3, czyli wzrost wyniósł około 32%. Koszt zużycia gazu ziemnego w poszczególnych szkołach przedstawiono na rysunku 4.
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
2009 2010 2011 2012 2013
Koszt zużycia gazu, €/m3
przed termomodernizacji po termomodernizacji
Rys. 4. Koszt zużycia gazu ziemnego
W analizowanym okresie w wyniku przeprowadzenia termomodernizacji wy- raźnie natomiast redukcji uległo roczne zużycie gazu ziemnego w każdej z rozpa- trywanych placówek oświatowych, średnio o około 34%. Dokonano przeliczenia zużycia gazu na jednego ucznia (rys. 5). Przed termomodernizacją średnie zużycie gazu ziemnego w szkołach wynosiło 175,4 m3 na jednego ucznia, a po termo- modernizacji uzyskano spadek zużycia gazu do 116,1 m3 na jednego ucznia.
W latach 2009-2013 wzrosła również cena zimnej wody. Wzrost ceny wody kształtował się na podobnym poziomie jak wzrost ceny gazu w tym okresie i wyniósł około 34% (rys. 6). Przed termomodernizacją placówki uiszczały opłatę w wyso- kości 1,23 € za m3 zimnej wody, a po termomodernizacji 1,65 €.
80 100 120 140 160 180 200 220
2009 2010 2011 2012 2013
Zużycie gazu na ucznia wposzczególnych szkołach, m3/uczeń
przed termomodernizacją po termomodernizacji
Rys. 5. Zużycie gazu na jednego ucznia
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
2009 2010 2011 2012 2013
Koszt zużycia wody, €/m3
przed termomodernizacją po termomodernizacji
Rys. 6. Koszt zużycia wody
Po termomodernizacji zmniejszyło się natomiast, jak oczekiwano, roczne zuży- cie zimnej wody o około 11%. Przed termomodernizacją średnie zużycie zimnej wody w przeliczeniu na jednego ucznia wynosiło 4,32 m3. Po termomodernizacji ilość zimnej wody zużywanej przez jednego ucznia spadła do 3,85 m3. Zużycie zimnej wody w przeliczeniu na jednego ucznia przedstawiono na rysunku 7.
W latach 2009-2013 zanotowano również wzrost ceny prądu. Średnia cena prądu w tym okresie wzrosła o około 13%. Przed termomodernizacją cena prądu wynosiła 0,16 € za kWh, a w 2013 wzrosła do 0,18 € za kWh. Koszt zużycia prądu przedstawiono na rysunku 8.
Po termomodernizacji zanotowano zmniejszenie rocznego zużycia prądu w bada- nych obiektach o około 16%. Przed termomodernizacją średnie zużycie prądu w przeliczeniu na jednego ucznia wynosiło 169,4 kWh, a po termomodernizacji spadło do 143,3 kWh. Zużycie prądu w badanych szkołach w przeliczeniu na jednego ucznia przedstawiono na rysunku 9.
2 3 4 5 6 7 8
2009 2010 2011 2012 2013
Zużycie wody na jednego uczniaw poszczególnych szkołach, m3/uczeń
przed termomodernizacją po termomodernizacji
Rys. 7. Zużycie wody na jednego ucznia
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
2009 2010 2011 2012 2013
Koszt zużycia prądu, €/kWh
przed termomodernizacją po termomodernizacji
Rys. 8. Koszt zużycia prądu
100 140 180 220 260 300
2009 2010 2011 2012 2013
Zużycie prądu naucznia w poszczególnych szkołach, kWh/uczeń przed teremomodernizacją po termomodernizacji
Rys. 9. Zużycie prądu na jednego ucznia
PODSUMOWANIE
W artykule przedstawiono wyniki monitoringu zużycia mediów w czterech budynkach oświatowych poddanych kompleksowej termomodernizacji. Komplek- sowa termomodernizacja budynków przynosi największe efekty i ma najkrótszy czas zwrotu nakładów. Kompleksowość modernizacji energetycznej wyraża się w potrzebie analizowania wszystkich składowych budynku i procesów eksploata- cyjnych, mających istotny wpływ na zużycie energii i mediów. Zakres moderni- zacji oraz optymalizację poszczególnych usprawnień należy ustalać w oparciu o pełną analizę techniczno-ekonomiczną zgodną z procedurą opracowania audytu energetycznego.
Prowadzone analizy i oceny wskazują, że prawidłowo przeprowadzone działa- nia termomodernizacyjne przyczyniają do osiągnięcia różnorodnych efektów zwią- zanych ze zrównoważonym rozwojem budownictwa i przyczyniają się do poprawy efektywności energetycznej. Termomodernizacja i przestrzeganie zasad zrówno- ważonego budownictwa pozwalają na uzyskanie znaczącej redukcji zasobów naturalnych, tj. wody, gazu czy węgla. Działania te przyczyniają się również do ograniczenia emisji szkodliwych substancji do atmosfery i zmniejszenia kosztów eksploatacji budynków.
Rozwiązania przyjęte do realizacji optymalnego wariantu termomodernizacji badanych budynków szkół spełniają wymagania w zakresie oszczędności energii i izolacyjności cieplnej przegród oraz wyposażenia technicznego budynków.
Urządzenia grzewcze spełniają wymagania dotyczące efektywności energetycznej kotłów grzewczych opalanych paliwami gazowymi. Realizacja termomodernizacji budynków przyczyniła się do zwiększenia ich efektywności energetycznej oraz systemów technicznych wykorzystujących ciepło na potrzeby ogrzewania, wenty- lacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Efektem monitoringu zużycia mediów jest zaobserwowanie interesujących zależności pomiędzy bezwzględnym rezultatem oszczędnościowym w zużyciu mediów a efektami ekonomicznymi. Ze względu na wzrost cen paliw, wody i prądu nie zawsze udaje się uzyskać rezultaty ekonomiczne planowane w audycie.
Po przeprowadzeniu termomodernizacji uzyskano zmniejszenie zużycia energii w budynkach szkół w monitorowanym okresie na poziomie 38÷45%. Monitoring efektów termomodernizacji wykazał również redukcję zużycia wody średnio o około 11%, gazu o około 34% oraz prądu o około 16%. Pomimo wzrostu cen wody, prądu i gazu ziemnego wyznaczone wskaźniki zużycia tych mediów w prze- liczeniu na jednego ucznia były niższe niż przed termomodernizacją.
Analizując dane Głównego Urzędu Statystycznego [4], zwrócono również uwa- gę na pewien spadek udziału kosztów związanych z ogrzewaniem budynków w całkowitych kosztach ich eksploatacji oraz nieznaczny wzrost udziału kosztu zimnej wody i kanalizacji.
LITERATURA
[1] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/27/Ue z dnia 29 października 2012 roku w sprawie efektywności energetycznej.
[2] Gospodarka paliwowo-energetyczna, Informacje i opracowania statystyczne, Główny Urząd Statystyczny, Warszawa 2014.
[3] Efektywność wykorzystania energii, Informacje i opracowania statystyczne, Główny Urząd Staty- styczny, Warszawa 2014.
[4] Gospodarka mieszkaniowa, Informacje i opracowania statystyczne, Główny Urząd Statystyczny, Warszawa 2007, 2009, 2011, 2013.
[5] Energia, Informacje i opracowania statystyczne, Główny Urząd Statystyczny, Warszawa 2014.
THE ASSESSMENT OF MEDIA CONSUMPTION AFTER THERMAL MODERNIZATION
The thermal protection of buildings and rationalization of water consumption are directly related with energy savings but also with other aspects. The article pre- sents the real results of the thermal modernization activity based on the monitoring of their effects in four educational buildings. The analysis includes water, electricity and energy consumption of these buildings. It was found that after thermal modern- ization the reduction of the consumption of water, electricity and gas has been noticed. The significant decrease in rates of consumption of media attributed to one student, the learner in a year, in the analyzed schools has been registered.
Keywords: thermal modernization, water consumption, electrical power consump- tion, gas consumption, utility costs
